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HO Wen Wei (何文维) Emergence of Quantum State ...
何文伟博士现为斯坦福大学理论物理研究所博士后学者，研究非平衡量子多体现象和新兴量子技术的应用。此前，他是哈佛大学的摩尔博士后研究员，与 Mikhail Lukin 教授和 Eugene Demler 教授一起工作。从 2022 年 8 月开始，他将担任新加坡国立大学校长青年（助理）教授。何文伟于 2017 年在日内瓦大学师从 Dmitry Abanin 教授获得博士学位，2015 年在滑铁卢大学/圆周研究所师从 Guifre Vidal 教授获得理学硕士学位，2013 年在普林斯顿大学获得学士学位，与 Duncan Haldane 教授一起工作。摘要：普遍性是指复杂系统普遍属性的出现，这些属性不依赖于精确的微观细节。量子热化是强相互作用量子多体系统非平衡动力学的一个例子，其中局部区域随着时间的推移变得由吉布斯集合很好地描述，而该集合仅受少数几个系统参数（例如温度和化学势）控制。局部区域与其补体（“浴”）之间产生的大量纠缠是这种普遍性出现的关键。在这次演讲中，我将介绍一种新的普遍行为，它源于某些类型的量子混沌多体动力学，超越了传统的热化。我将描述单个多体波函数如何编码由小子系统支持的纯态集合，每个纯态都与局部浴的（投影）测量结果相关。然后，我将展示这些量子态的分布如何接近均匀随机量子态的分布，即集合形成量子信息理论中所谓的“量子态设计”。我们的工作为研究量子混沌提供了一个新视角，并在量子多体物理、量子信息和随机矩阵理论之间建立了桥梁。此外，它还提供了一种实用且硬件高效的伪随机态生成方法，为设计量子态层析成像应用和近期量子设备的基准测试开辟了新途径。
当物质与信息融合成“量子”
近年来，大量量子比特（qubit）的制造和集成取得了重大进展，使量子计算机更接近现实，为研究人员、工程师和学生参与新兴的量子计算世界提供了新工具。结合各种可能的硬件平台和量子软件的共同进步，量子信息的远程传输演示正在为量子通信、量子存储器（互联网）和传感领域的革命性技术铺平道路。除了这个已经丰富的领域之外，新一代量子材料有望将拓扑物理与强相关性结合起来。这些材料与量子技术的结合推动了量子技术的前沿发展，并支持开发高能效的计算设备、先进的计量平台和拓扑量子量子比特，作为抗误差量子计算协议的替代方案。然而，开拓一个快速发展的领域意味着没有指南针前进，而 QUANTUMatter 的目的是在已知和未知领域提供方向，以推动进一步的探索而不迷失方向。 QUANTUMatter2023 为期三天，汇聚了来自世界各地（30 个国家）的 420 名参会者，期间除了全体会议外，还举办了重点主题（量子物质、量子信息理论等）的平行研讨会，以及为期一天的工业论坛。论坛由 Quantum Spain 组织举办，Quantum Spain 是一项国家倡议，重点致力于在西班牙发展量子计算生态系统 1 。如图 1 所示，会议吸引了众多参会者，并汇集了量子技术和量子材料领域的主旨演讲者和受邀演讲者的许多非常相关的贡献。会议以 Daniel Loss 教授 (巴塞尔大学，图 2) 关于用于量子计算的半导体自旋量子比特发展领域的精彩演讲开始，之后组织了一系列全体会议，涵盖各种量子比特平台（超导量子比特、可编程原子阵列）和材料（硅和锗基平面异质结构、混合半导体/超导体系统），重点关注它们的大规模集成 2 。会议广泛讨论了优化材料和界面设计以大规模集成高性能量子比特所面临的问题和挑战。讨论强调了这个快速发展的领域吸引具有不同背景和目标的研究人员和公司的缺点，即材料和器件的生长、特性和模拟之间缺乏系统的联系。建立量子技术的关键构件并确定可扩展量子信息处理的最有希望的途径对于加速进一步的进展至关重要。Mikhail Lukin 教授（美国哈佛大学）发表了精彩的全体会议演讲，介绍了利用可编程里德堡原子阵列探索新的科学前沿，包括使用量子优化解决最大独立集问题、强关联分子的量子模拟以及控制许多量子纠缠